במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת תקשורת טבעגילו חוקרים משפחה עם מוטציית תבנית תבנית טלומרית מקודדת (TTAGGT) בטלומראז, מה שמביא לרצף טלומרים לא קנוני הנישא על פני דור אחד לפחות.
מחקרים מדווחים כי רצף הטלומרים, TTAGGG, קבוע בכל החולייתנים וממלא תפקיד קריטי בעיכוב תגובת הנזק של חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) על ידי היצמדות לקבוצת חלבונים המכונה shelterin. שינויים ברצף הטלומרים מפחיתים את הקישור לשלטרין, גורמים לנזק ל-DNA והם רעילים לתאים.
מחקר: רצף טלומרים מתמשך באילן יוחסין אנושי. קרדיט תמונה: Lightspring / Shutterstock
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים חשפו מוטציה הטרוזיגטית חדשה ב-TERC של חולה IPF המקודדת רצף טלומרים. וריאציה זו אפשרה למטופל להישאר נקי ממחלה במשך יותר מארבעה עשורים ועברה בתורשה.
לאחרונה, חוקרים ניתחו חולי IPF וגילו כמה עם מוטציות לא שכיחות ב-TERC וב-TERT. אדם שנבדק הראה התעברות מסוג C>A הטרוזיגוטי באזור תבנית TR. ההיסטוריה הרפואית כללה האפירה מוקדמת ואבחון של פיברוזיס ריאתי אידיופטי (IPF) בגיל מוקדם של 43 שנים. כדי לאמת r.50C>גרסה גנטית הכוללת פעילות טלומראז in vivo, החוקרים ניתחו את תוצאות רצף הגנום המלא (WGS) של הפרובנד ושל בנו כדי לחקור שילוב רצף וריאנטים בטלומרים.
באמצעות מידע WGS מדגימות מונו-גרעיניות בדם היקפי (PBMC מ-proband) או מדגימות רוק (מהבן), החוקרים חישבו את אחוז החזרות והמוטציות של פרובנד, בן ועשרה ביקורת. הם השתמשו בתוכניות Perl מותאמות אישית כדי לספור חזרות מסוג פראי וחזרות. לאחר מכן הם בדקו זיהוי רצף טלומרים וריאנטי באתרו עם בדיקות PNA בנוגע לשלושה וריאנטים של רצף או חזרות מסוג פראי. הפרובנד במחקר עבר השתלת ריאות וחקירות של טלומרים ומוטציות מסוג פרא באמצעות הכלאה פלואורסצנטי באתרו (FISH).
א אילן יוחסין של המשפחה הנושאת את ה-TERC r.50 C > גרסה. הפרובנד (חץ) אובחן עם IPF בגיל 43. כוכביות מצביעות על אנשים שמהם היה DNA זמין. ריבועים מציינים זכרים ועיגולים מציינים נקבות. קו דרך הסמל מציין שהאדם נפטר. ב CT אפיקלי (עליון) ובסיסי (תחתון) המראה שינויים אינטרסטיציאליים ופיברוזיס מתקדם בפרובנד לפני השתלת ריאה. ג גרפיקה המציגה את המיקום של הווריאציה שמקורה במטופל בתבנית של TR ורצף הטלומרים שנוצר. האיור נוצר עם BioRender.com ושוחרר תחת רישיון בינלאומי Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0. ד קטעים של רצפים טלומרים מרצף גנום שלם של פרט ללא מוטציית תבנית, הפרובנד ובנו של הפרובנד. חזרות קנוניות מודגשות בכחול, חזרות וריאנטיות של TTAGGT מסומנות בצהוב, רצפים נוספים שאינם קנוניים הם בלבן. ה האחוז של TTAGGT חוזר בפקדים, ב-proband ובנו של ה-proband. ו PNA-FISH לרצף מסוג פראי (אדום) וריאנטי (ירוק) בקטע רקמה של הריאה המושתלת של הפרובנד וריאה שנתרמת בקרה. נתוני מקור עבור (e) מסופקים כקובץ נתוני מקור.
החוקרים פיתחו מבני ביטוי עבור רצף הווריאציה TTAGGT, מה שעלול לגרום לתהליכים חוזרים של תוספת חוזרת (RAP) חסרים עקב אי התאמה בין TR ב-r.C56 לקצה ה-3' של הטלומר המוטנטי. הם גם חקרו האם POT1-TPP1, מגבר RAP מוכר, עשוי לשחזר את ה-RAP המסכן באינטראקציות עם C50A.
החוקרים חקרו את הדינמיקה וההשפעות של החדרת רצף וריאציה לשורות תאים חיוביות ל-TERT, התמרה של תאים עם וירוסים לנטיים המקודדים למספר גרסאות, וזיהוי שילוב של טלומרים עם בדיקות של חומצת גרעין פפטידית (PNA)-FISH. הם גם מדדו את אורך הטלומרים של פרובנד המחקר וניתחו את ההשפעה של טלומראז וריאנטי על רצף הטלומרים המסוף של 3'. הם גם חקרו אם POT1 עשוי להיקשר לרצף המוטנטי במבחנה ולחסום דיכוי בתיווך POT1 של פעילות הטלומראז.
תוצאות
הניתוח הראה שמוטציה בגן הטלומראז נשאה דור אחד או יותר, ובן משפחה דיווח על בעיות רפואיות לא משמעותיות למרות שכמעט 9.0% מהטלומרים השתנו לרצף החדש. התבנית המוטנטית עיכבה תהליכי הוספה חוזרת של טלומראז והפחיתה אינטראקציות POTR1. למרות חריגות אלו, הרצף משתלב בקלות בכרומוזומי התא. נוכחותם של רצפים וריאנטיים עשויה להשפיע על תוספת הטלומרים.
הילד הפרובנד גם נשא את השונות, למרות שהוא לא דיווח על בעיות רפואיות חמורות. החוקרים ציפו שהמוטציה r.50C>A תציג את הרצף הגנטי של הטלומרים הלא-קנוני מסוג TTAGGT ולא TTAGGG. הטלומרים של הפרובנד הכילו 2.7% רצף TTAGGT בעוד אלו של הביקורות כללו 0.40% (פי 6.0 גבוה יותר בפרובנד), ואלו של בנו של הפרובנד כללו 9.20% רצפי וריאנטים, עלייה של פי 23.0, מה שמצביע על תוספות חוזרות משמעותיות של וריאנטים לקווי הנבט. או תהליכי התפתחות על ידי טלומראז.
לבדיקה היו חזרות קנוניות קבועות (84%), אבל לילד שלו הייתה כמות נמוכה יותר (78%) מהביקורת. כ-15% מחלקי הטלומרים לא כללו TTAGGT או רצפים מסוג פראי, בהשוואה למחקר קודם שבדק את הרכב הטלומרים באמצעות נתוני WGS. רקמות הריאה שהושתלו כללו את רצף הטלומרים המשתנה, אך ריאות תורם הבקרה לא. ממצאי רצף והכלאה באתרו מצביעים על כך שהטלומראז סופג את הרצפים שנותרו ברקמות בוגרות.
מודלים מבניים הוכיחו כי צימוד dG:rC על פני רוכסן זה יציב יותר באנרגיה מאשר צימוד dT:rA. בתאי hTERT-RPE, 36% מתאי C50A- ו-70% מתאי C50/56A הציגו לפחות עשרה מוקדי טלומרים מוטנטיים, עם חזרות צמודות מופחתות של TTAGGT. הסבירות לתוספת תהליכית על ידי הווריאציה TR בפרונד וילדו הייתה 39% ו-28%, בהתאמה.
המחקר מצא שטלומרים יכולים לעמוד בפני ניוון ניכר, מה שמרמז שהחדרת רצף טלומרים לא קנוני עשויה להשפיע על הדינמיקה של אורך הטלומרים. טלומראז הכולל C50A TR גורם לאובדן RAP כמעט מוחלט עקב אי התאמה בין הטלומר המוטנטי הניצני לבין TR r.56C. תיקון חוסר ההתאמה על ידי הפקת וריאציות C50/56A שיפר את ה-RAP, והקל על הפעלות נוספות הקשורות ל-POT1-TPP1. עם זאת, כאשר ביטוי יתר, C50/56A TRs האריכו את הטלומרים באותה מידה כמו TR מסוג פראי. רצפי טלומרים שעברו מוטציה, כמו POT1ΔOB, עשויים למנוע משלטרין לעכב תוספת טלומראז.
